任何ECMO的循环回路都包括以下这几个基本部分：静脉引血管（输入端），血泵，氧合器，血液回输管（输出端）。除了这些主要组成部分之外，大多数ECMO循环回路还包括一个用于调节泵速的控制台、热交换器、多个用于采血和注射药物的端口、输入端的血氧饱和度传应器、输出端的流量传应器。输入端的管路一般置于右房或者下腔静脉中。现在的成人ECMO循环回路主要使用离心泵作为循环动力，通过快速转动磁悬浮的叶轮而产生负压，从而把血液引入输入端管路中，引入的静脉血经过氧合器，实现气体交换。在氧合器中，血液被多孔膜分流，并与气体逆向对流进行气体交换，使氧气进入血液，二氧化碳被排出，同时进行热交换(图. 1)。充分氧合并加热升温之后的血液通过输出端管路回输到患者体内。个别具体管路组成细节讨论超出本文的范围，可以在别处查到。
在VV-ECMO中，血液获得充分氧合之后，通过输出端回输到患者的静脉系统，然后经过肺循环回到左室，在左室被泵出输送到身体的各个器官。VV-ECMO系统可对气体交换受损的患者提供了呼吸支持，它主要通过提高静脉血的血氧含量再回输至右心而实现的。VV-ECMO并无直接的血动力学支持作用，虽然VV-ECMO启动之后经常可以看到血流动力学得到改善，那是因为缺氧、高碳酸血症、以及酸中毒得到改善、还有因呼吸衰竭而需要的高水平呼吸支持对心脏的负性作用得到缓解的结果。而在VA-ECMO中，输出端绕过了心脏和肺，把充分氧合的血液以一定的压力回输到动脉系统中，对患者的呼吸和血流动力学都进行了支持。这样，VA-ECMO不仅增加了原有的心输出量，而且减轻了已经衰竭的心脏的前负荷。表1比较了VA-ECMO和VV-ECMO对血流动力学影响。
VA-ECMO可提供60% ~ 80% 预测静息心输出量。成人目标流速通常为60至80ml/kg/min。ECMO流速受前负荷，后负荷，和离泵每分钟的转速影响。离心泵的前负荷受输入端管路的长度和直径、以及患者的容量状态影响。循环回路对后负荷也是敏感的，输出端管路扭曲，膜肺血栓形成，全身血管阻力升高等都能降低ECMO的流速。这些将在下文进行更详细的讨论。
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